Олимпиада по физике с решениями
8 класс
1. При помощи подвижного блока груз массой 20 кг был поднят на высоту 5 м. Определите КПД механизма, если к концу троса было приложено усилие 200 Н.
Решение
Для определения КПД необходимо найти полезную и совершенную работы. Полезная работа, необходимая для подъема груза, равна , где. Тогда . Совершенная работа определяется по формуле , где s – перемещение веревки. Так как используется подвижный блок, то согласно «золотому правилу механики» . Тогда . КПД найдем по формуле . Рассчитаем:
Критерий оценивания (по 1 баллу)
1) Определение силы тяжести груза.
2) Определение полезной работы, необходимой для подъема груза.
3) Определение перемещения веревки.
4) Определение совершенной работы.
5) Записана формула для КПД.
6) Расчет КПД.
2. Дайте физическое обоснование пословице: «Коси коса пока роса, роса долой и мы домой».
Решение
Роса увеличивает массу стебля. Поэтому при ударе косой он в меньшей степени изгибается, и коса сразу срезает его.
Роса создает смазку и уменьшает силу трения, когда при обратном движении косы она скользит по траве.
Критерий оценивания (по 1 баллу)
1) Установлена зависимость изменения скорости частей стебля от их массы.
2) Установлена зависимость деформации стебля от изменения скорости его частей.
3) Установлена зависимость результата действия силы от деформации стебля.
4) Установлена зависимость силы трения от смазки.
5) Установлено возникновение трения при обратном движении косы.
6) Установлено скольжение косы по траве.
3. Во льдах Арктики в центре небольшой плоской льдины стоит белый медведь массой m = 700 кг. Какой массы должна быть льдина, чтобы медведь не замочил своих лап?
Решение
Чтобы медведь не замочил лап, льдина должна быть на плаву, погрузившись полностью в воду. При этом сила тяжести, действующая на льдину с медведем, равна выталкивающей силе, действующей на льдину, т. е. FT1+FT2=FA, где . Объем льдины V можно определить по формуле .где mл и ρл – масса и плотность льдины. Сила тяжести, действующая на льдину с медведем равна . Применяя условие плавания тела, получим: . После алгебраических преобразований найдем массу льдины: . Расчеты дают:.
Критерий оценивания (по 1 баллу)
1) Записано условие плавания тел.
2) Записана формула для определения силы Архимеда.
3) Определен объем круга.
4) Записана формула для определения общей силы тяжести, действующей на круг с человеком.
5) Получена расчетная формула для определения массы круга.
6) Произведен расчет массы круга.
4. Школьники побывали в музее-имении Л. Н. Толстого «Ясная поляна» и возвращались в Рязань на автобусах, которые ехали со скоростью v1 = 70 км/ч. Пошел дождь, и водители снизили скорость до v2 = 60 км/ч. Когда дождь кончился, до Рязани оставалось проехать S = 40 км. Автобусы поехали со скоростью v3 = 75 км/ч и въехали в Рязань в точно запланированное время. Сколько времени шел дождь? Чему равна средняя скорость автобуса? Для упрощения считайте, что автобусы в пути не останавливались.
Решение
Средняя скорость автобуса – это отношение пройденного пути к затраченному времени. Так как расстояние от «Ясной поляны» до Рязани из-за дождя не изменилось, и время, проведенное школьниками в автобусе, также не изменилось (потому что автобусы въехали в Рязань в точно запланированное время), то средняя скорость совпадает с начальной скоростью vср = 70 км/ч.
Пусть дождь шел в течение времени t. Тогда путь, пройденный за это время, составил v2·t. Время, за которое после дождя автобусы проехали оставшееся расстояние, равно S/v3. Ясно, что время, затраченное автобусами с момента начала дождя до прибытия в Рязань, должно равняться времени, которое потребовалось бы для преодоления того же расстояния с начальной скоростью v1:
.
Отсюда находим время, в течение которого шел дождь:
Критерий оценивания (по 1 баллу)
1) Определена средняя скорость.
2) Выражено время прохождения отдельных участков пути.
3) Установлено равенство времени движения с момента начала дождя до прибытия в Рязань и времени, которое потребовалось бы для преодоления того же расстояния с начальной скоростью v1. (2 балла).
4) Получена формула для расчета времени, в течение которого шел дождь.
5) Расчет времени, в течение которого шел дождь.
9 класс
1.Найдите отношение масс спирта и бензина в смеси, удельная теплота сгорания которой q0=41 МДж/кг. Удельная теплота сгорания бензина, q1=44 МДж/кг, а удельная теплота сгорания спирта q2=26 МДж/кг.
Решение
Количество теплоты, выделяемое при сгорании смеси равно количеству теплоты, выделяемому при сгорании спирта и бензина, содержащихся в смеси, т. е. Q0=Q1+Q2. Смесь, сгорая, выделяет , бензин — , спирт . Тогда . Разделим обе части уравнения на m1 и получим . Расчет дают .
Критерий оценивания (по 1 баллу)
1. Установлена связь между количествами теплоты, выделяемыми смесью, и компонентами её частей.
2. Определена масса смеси как сумма масс её компонентов.
3. Записаны формулы для количеств теплоты, выделенных при сгорании топлива.
4. Выражена масса спирта или разделено уравнение на массу бензина.
5. Получена формула отношения масс.
6. Произведен расчет.
2.Сварочный аппарат присоединяют в сеть напряжением 380В медными проводами длиной 100 м и площадью поперечного сечения 50 мм2. Определите мощность сварочного аппарата, если сила тока в нем 125 А.
Удельное сопротивление меди равно 0,017 Ом мм2/м.
Решение.
Сопротивление проводов определяется по формуле . Напряжение на проводах равно Uп=IR. Тогда напряжение на сварочном аппарате Uc= U-Uп, и его мощность P=IUс, или
Произведенный расчет дает значение
Критерии оценивания (по 1 баллу)
1. Определено сопротивление проводов
2. Определено напряжение на проводах
3. Определено напряжение на сварочном аппарате
4. Определена мощность сварочного аппарата
5. Получена расчетная формула
6. Произведен расчет по формуле или по действиям.
3.Во льдах Арктики в центре небольшой плоской льдины площадью S = 70 м2 стоит белый медведь массой m = 700 кг. При этом надводная часть льдины выступает над поверхностью воды на высоту h = 10 см. На какой глубине под водой находится нижняя поверхность льдины? Плотность воды rв = 1000 кг/м3, плотность льда rл = 900 кг/м3.
Решение
Обозначим через x искомую глубину. Тогда масса льдины равна m=ρЛ∙V, где V=S(h+x). Сила тяжести, действующая на льдину с медведем, равна:
Fт =g[m + rлS(h + x)]. Она должна равняться силе давления воды на нижнюю поверхность льдины, находящуюся на глубине x (силе Архимеда): FА =rвgVп, где Vп=xS, поскольку льдина находится в состоянии равновесия. Отсюда получаем:
Критерии оценивания (по 1 баллу)
1. Определена масса льдины
2. Определена общая сила тяжести
3. Определена сила Архимеда
4. Применено условие плавания тел
5. Получена расчетная формула
6. Произведен расчет по формуле.
4. В калориметр с водой при температуре 20°С опустили тело массой 152 г при температуре 100°С. Температура поднялась до 30°С. Не вынимая тело, в сосуд налили 100 г воды при 100°С, при этом температура поднялась до 60°С. Определите удельную теплоемкость тела. Теплоемкостью калориметра не пренебрегать. Удельная теплоемкость воды 4200.
Решение
Калориметр с водой получают количество теплоты, равное , где С – теплоемкость калориметра, c, m – удельная теплоемкость и масса воды, находящейся в калориметре. Тело, опущенное в воду, отдает количество теплоты, равное , где c1, m1, t1 — удельная теплоемкость, масса и начальная температура тела. Запишем уравнение теплового баланса для первого процесса Q1+Q2=0, т. е.
(C+cm)(t-t0) = c1 m1 (t-t1). Отсюда можно выразить C+cm= (1).
После доливания горячей воды, которая отдаст количество теплоты, равное, где m2, t2 — масса и начальная температура горячей воды, а tk – конечная температура, содержимое калориметра получит количество теплоты, равное. Запишем уравнение теплового баланса для второго процесса Q3+Q4=0, т. е. (2).
Подставив первое выражение во второе, получим расчетную формулу:
. При расчете получим:
Критерии оценивания (по 1 баллу).
1. Записаны уравнения количеств теплоты, которые получат калориметр с водой, и отдаст тело, опущенное в воду.
2. Записано уравнение количества теплоты, которое отдаст после доливания горячая вода.
3. Записано уравнение количества теплоты, которое получит после доливания горячей воды содержимое калориметра.
4. Записано уравнение теплового баланса для первого и второго процессов.
5. Получена расчетная формула.
6. Произведен расчет по формуле.
10 класс
1. Мотоциклист, начав движение из состояния покоя, едет с постоянным ускорением 0,8 м/с2. Какой путь он пройдет за десятую секунду своего движения.
Решение
I способ
За десятую секунду мотоциклист прошел путь, равный разности путей, пройденных за десять и девять секунд, т. е. S =S10 – S9. Поскольку V0 = 0, ; , где t10 = 10 c, а t9 = 9 с. Тогда При расчете получим: S = 9,5∙0,8 = 7,6 (м).
II способ
Путь, пройденный мотоциклистом за десятую секунду, можно определить так: S = Vср∙t, где t=1 с, а Vср = , так как движение равноускореное.
V = at10 – скорость, приобретенная к концу десятой секунды,
V0 = at9 — скорость, приобретенная к концу девятой секунды, поскольку V0=0. Тогда . При расчете получим: S = 9,5∙0,8 = 7,6 (м).
Критерии оценивания (по 1 баллу).
I способ
1. Выражение пути, пройденного мотоциклистом за 10-ю секунду через пути, пройденные за десять и девять секунд. (2 балла)
2. Определение пути, пройденного за 10 с.
3. Определение пути, пройденного за 9 с.
4. Получение расчетной формулы.
5. Произведен расчет по формуле или по действиям.
II способ (по 1 баллу)
1. Выражение пути, пройденном мотоциклистом за 10-ю секунду через среднюю скорость.
2. Определение средней скорости равноускоренного движения.
3. Определение начальной скорости на последней секунде.
4. Определение конечной скорости на последней секунде.
5. Получена расчетная формула
6. Произведен расчет по формуле или по действиям.
2. Найдите отношение масс спирта и бензина в смеси, удельная теплота сгорания которой q0=41 МДж/кг. Удельная теплота сгорания бензина, q1=44 МДж/кг, а удельная теплота сгорания спирта q2=26 МДж/кг.
Решение
Количество теплоты, выделяемое при сгорании смеси равно количеству теплоты, выделяемому при сгорании спирта и бензина, содержащихся в смеси, т. е. Q0=Q1+Q2. Смесь, сгорая, выделяет , бензин — , спирт . Тогда . Разделим обе части уравнения на m1 и получим . Расчет дают .
Критерий оценивания
1. Установлена связь между количествами теплоты, выделяемыми смесью, и компонентами её частей.
2. Определена масса смеси как сумма масс её компонентов.
3. Записаны формулы для количеств теплоты, выделенных при сгорании топлива.
4. Выражена масса спирта или разделено уравнение на массу бензина.
5. Получена формула отношения масс.
6. Произведен расчет.
3. Моток проволоки имеет сопротивление 1000 Ом. Максимальный ток, который выдерживает данная проволока, равен 1А. Какой максимальной тепловой мощности нагреватель можно изготовить из данной проволоки, если он будет включаться в розетку с напряжение 220В.
Решение
Максимальная тепловая мощность нагревателя опреднляется по формуле: , Минимальное сопротивление нагреватель будет иметь, если проводники, из которых он состоит соединить параллельно, т. е. , где R1 – сопротивление каждого из n кусков проволоки, которые соединены параллельно. Если моток разрезали на n частей, то сопротивление одной проволоки равно Тогда Т. к. извесен максимальный ток, который выдерживает данная проволока, то сила тока в нагревателе будет равна и , тогда .
т. е моток проволоки нужно разрезать на части.
Тогда .
Критерии оценивания (по 1 баллу).
1. Записана формула площади с анализом max значения.
2. Выяснение условий минимальности R. (2 балла).
3. Учёт max значения тока в проволоке.
4. Определения числа кусков, соединённых параллельно.
5. Расчёт max мощности.
4. В калориметр с водой при температуре 20°С опустили тело массой 152 г при температуре 100°С. Температура поднялась до 30°С. Не вынимая тело, в сосуд налили 100 г воды при 100°С, при этом температура поднялась до 60°С. Определите удельную теплоемкость тела. Теплоемкостью калориметра не пренебрегать. Удельная теплоемкость воды 4200.
Решение
Калориметр с водой получают количество теплоты, равное , где С – теплоемкость калориметра, c, m – удельная теплоемкость и масса воды, находящейся в калориметре. Тело, опущенное в воду, отдает количество теплоты, равное , где c1, m1, t1 — удельная теплоемкость, масса и начальная температура тела. Запишем уравнение теплового баланса для первого процесса Q1+Q2=0, т. е.
(C+cm)(t-t0) = c1 m1 (t-t1). Отсюда можно выразить C+cm= (1).
После доливания горячей воды, которая отдаст количество теплоты, равное, где m2, t2 — масса и начальная температура горячей воды, а tk – конечная температура, содержимое калориметра получит количество теплоты, равное. Запишем уравнение теплового баланса для второго процесса Q3+Q4=0, т. е. (2).
Подставив первое выражение во второе, получим расчетную формулу:
. При расчете получим:
Критерии оценивания (по 1 баллу).
1. Записаны уравнения количеств теплоты, которые получат калориметр с водой, и отдаст тело, опущенное в воду.
2. Записано уравнение количества теплоты, которое отдаст после доливания горячая вода.
3. Записано уравнение количества теплоты, которое получит после доливания горячей воды содержимое калориметра.
4. Записано уравнение теплового баланса для первого и второго процессов.
5. Получена расчетная формула.
6. Произведен расчет по формуле.
11 класс
1. Груз массой m лежит на клине с углом наклона . С каким ускорением необходимо перемещать клин по горизонтальной поверхности, чтобы груз начал скользить по клину вверх? Коэффициент трения между грузом и поверхностью клина равен 0,1.
Решение
До скольжения сила трения покоя направлена вверх вдоль наклонной плоскости и не превышает максимального значения силы трения покоя, т. е.
Найдем значение ускорения а0. при котором груз еще не скользит по клину вверх при перемещении клина с ускорением по горизонтальной поверхности, По второму закону Ньютона:
.
Перейдя к проекциям на координатные оси и дописав уравнение для силы трения, получим:
Решая полученную систему уравнений, найдем а0:
Скольжение начнется при , т. е.
При расчете получим:
Критерии оценивания (по 1 баллу).
1. Представлен чертеж с указанием сил и выбором системы отсчета.
2. Определены условия скольжения и покоя, значение силы трения.
3. Записан второй закон Ньютона в векторной форме.
4. Записан второй закон Ньютона в проекциях на координатные оси.
5. Решение полученной системы уравнений и неравенств.
6. Произведен расчет по формуле.
2. С одноатомным газом совершен цикл, изображенный на рисунке 2.
Определите КПД цикла,
P
5p0 2 3
p0 1
0 V0 2V0 V
Рис. 2
Решение
КПД цикла определяется по формуле: .
Работа, совершенная газом, численно равна площади треугольника: .
Найдём, в каких процессах газ получает тепло:
1-2: , т. е. .
Температура возрастает, следовательно, Q поглощается.
2-3: p – const, V3>V2T3>T2 – Q поглощается.
3-1: V – const, p3>p1 T3>T1 — Q выделяется.
Таким образом, тепло полученное газом, равно: .
Из первого закона термодинамики
и .
Найдем изменение внутренней энергии одноатомного газа в процессе 1 — 2 — 3: , т. к. по закону Менделеева-Клапейрона .
Работа, совершенная газом на участке 1 — 2, численно равна площади трапеции
,
а на участке 2-3 равна площади прямоугольника ,
Тогда и
.
Критерии оценивания (по 1 баллу).
1. Анализ процессов с указанием направления теплопередачи.
2. Применение 1-го закона термодинамики для нахождения Q12 и Q23.
3. Нахождение изменения внутренней энергии в этих процессах.
4. Нахождение работы газа , .
5. Определение работы, совершённой газом в циклическом процессе.
6. Нахождения количества теплоты, полученной газом и расчёт КПД цикла.
3. Для зарядки конденсатора собрали электрическую цепь по следующей схеме (рис.3) и замкнули ключ. После зарядки энергия, запасенная конденсатором, оказалась равной 5 Дж. Сколько энергии выделилось в виде тепла в цепи?
E
R K
C
Рис. 3
Решение
После зарядки напряжение на конденсаторе равно U=E., а заряд q=cU=cE. Тогда энергия, запасенная конденсатором, будет равной .
Источник тока совершил работу по перемещению заряда .
С другой стороны, по закону сохранения энергии — энергии, выделившаяся в виде тепла в цепи. Подставляя соответствующие значения в формулу, получим .
Таким образом .
Критерии оценивания (по 1 баллу).
1. Формула энергии конденсатора.
2. Определение соотношения между напряжением на конденсаторе после окончания зарядки и E источника тока.
3. Применение закона сохранения энергии в виде A=Q+Wc.
4. Определение полной работы источника тока при зарядке.
5. Определение заряда конденсатора.
6. Определение количества теплоты, выделенной в цепи.
4. Моток проволоки имеет сопротивление 1000 Ом. Максимальный ток, который выдерживает данная проволока, равен 1А. Какой максимальной тепловой мощности нагреватель можно изготовить из данной проволоки, если он будет включаться в розетку с напряжение 220В.
Решение
Максимальная тепловая мощность нагревателя опреднляется по формуле: , Минимальное сопротивление нагреватель будет иметь, если проводники, из которых он состоит соединить параллельно, т. е. , где R1 – сопротивление каждого из n кусков проволоки, которые соединены параллельно. Если моток разрезали на n частей, то сопротивление одной проволоки равно Тогда Т. к. извесен максимальный ток, который выдерживает данная проволока, то сила тока в нагревателе будет равна и , тогда .
т. е моток проволоки нужно разрезать на части.
Тогда .
Критерии оценивания (по 1 баллу).
1. Записана формула площади с анализом max значения.
2. Выяснение условий минимальности R. (2 балла).
3. Учёт max значения тока в проволоке.
4. Определения числа кусков, соединённых параллельно.
5. Расчёт max мощности.
fiziku5.ru
Задачи олимпиадные, задачи Капицы по физике, сборник задач
Эта брошюра — последняя в серии — необычна. Весь год наши читатели получали информацию о новых проблемах физики, астрономии, математики, о последних достижениях и открытиях. А теперь мы даем им возможность узнать о самих себе.
«Знаете ли вы физику? » — так можно было бы озаглавить брошюру академика П. Л. Капицы. Но это название, вероятно, оказалось бы слишком упрощенным.
Задачи Капицы иногда очень трудны, и не решить их не значит не знать физику. Но они и не таковы, чтобы их невозможно было решить новичку. Некоторые из них даже довольно просты. Но ни одна не поддастся вам, если вы не умеете вникать в сущность физического процесса. Многие задачи настолько содержательны, что подробное их решение с анализом превращается в небольшое научное исследование.
Как видите, полная пестрота. Но попробуйте в ней разобраться. И если это вам удастся, вы сможете заявить: Я понимаю физику.
Напечатанные в этом сборнике задачи были составлены мной для студентов Московского физико-технического института, когда в 1947— 1949 гг. я там читал курс общей физики. В этот сборник вошли также задачи, которые давались на экзаменах при поступлении в аспирантуру Института физических проблем Академии наук СССР. Эти задачи собрали вместе и подготовили к печати студенты физтеха, недавно окончившие институт И. Ш. Слободецкий и Л. Г. Асламазов.
При составлении этих задач я преследовал определенную цель, поэтому они были составлены не обычным образом. Чтобы их решение для читателя представляло интерес, следует сделать некоторые разъяснения.
Хорошо известно, какое большое значение имеет решение задач при изучении точных наук, таких, как математика, механика, физика и др. Решение задач дает возможность самому студенту не только проверить свои знания, но и, главное, тренирует его в умении прикладывать теоретические знания к решению практических проблем. Для преподавателя задачи являются одним из наиболее эффективных способов — проверять, насколько глубоко понимает студент предмет, не являются ли его знания только накоплением заученного наизусть. Кроме того, при обучении молодежи решением задач — можно еще воспитывать и выявлять творческое научное мышление. Хорошо известно, что для плодотворной научной работы требуются не только знания и понимание, но, главное, еще самостоятельное аналитическое и творческое мышление. Как одно из эффективных средств воспитания, выявления и оценки этих качеств при обучении молодежи и были составлены эти задачи.
Я стремился осуществить эту цель, составляя большинство задач таким образом, что они являются постановкой небольших проблем, и студент должен на основании известных физических законов проанализировать и количественно описать заданное явление природы. Эти явления природы выбраны так, чтобы они имели либо научный, либо практический интерес, и при этом нами учитывалось, что уровень знаний студентов должен быть достаточным, чтобы выполнить задание.
Обычно задачи ставятся так, чтобы подходов к их решению было несколько, с тем чтобы и в выборе решения могла проявиться индивидуальность студента. Например, 4-ю задачу о траектории полета самолета, при которой в кабине была бы невесомость, можно решить стандартным способом, написав уравнение движения самолета в поле тяжести Земли и приравнять нулю равнодействующую сил, действующих на точку, находящуюся в самолете. Другой способ решения более прост: принять, что если самолет следует траектории свободно летящего тела, которая в земном поле близка к параболе, тогда тело, находящееся в самолете, может быть в состоянии невесомости. Более любознательный студент может углубить вопрос и выяснить, что требуется при полете самолета для того, чтобы во всех точках кабины самолета было одновременно состояние невесомости. Далее можно разобрать вопрос, какие навигационные приборы нужны, чтобы пилот мог вести самолет по нужной для осуществления невесомости траектории и т.п. Характерной чертой наших задач является то, что они не имеют определенного законченного ответа, поскольку студент может по мере своих склонностей и способностей неограниченно углу биться в изучение поставленного вопроса. Ответы студента дают возможность оценить склонность и характер его научного мышления, что особенно важно при отборе в аспирантуру. Самостоятельное решение такого рода задач дает студенту тренировку в научном мышлении и вырабатывает в нем любовь к научным проблемам. Кроме проблемного характера этих задач, в большинстве из них есть еще одна особенность: в них не заданы численные величины физических констант и параметров и их представляется выбрать самим решающим. Так, например, в той же 4-й задаче о невесомости в самолете требуется определить время, в продолжение которого она может осуществляться, и при этом говорится, что выбирается современный самолет. Потолок полета этого самолета и его предельную скорость представляется выбрать самому студенту. Это мы делаем потому, что практика преподавания показывает, что обычно у нас мало заботятся о том, чтобы ученый и инженер в процессе своего учения научились конкретно представлять себе масштабы тех физических величин, с которыми им приходится оперировать: ток, скорость, напряжение, прочность, температуру и пр.
При решении научных проблем ученому всегда приходится в своем воображении ясно представлять величину и относительную значимость тех физических величин, которые служат для описания изучаемого явления. Это необходимо, чтобы уметь выбирать те из них, которые являются решающими при опытном изучении данного явления природы. Поэтому надо приучать смолоду ученых, чтобы символы в формулах, определяющие физические величины, всегда представляли для них конкретные количественные значения. Для физика, в отличие от математика, как параметры, так и переменные величины в математическом уравнении должны являться конкретными количествами. В моих задачах я к этому приучаю студентов тем, что они сами должны в литературе отыскивать нужные для решения величины. Студенты физтеха с интересом относятся к этим задачам и часто подвергали их совместному обсуждению. Когда эти задачи давались нами на экзаменах, то необходимое условие при решении — полная свобода в пользовании литературой. Обычно на экзаменах давалось несколько задач (до 5), так чтобы предоставить экзаменующемуся по своему вкусу выбрать 2-3 из них. По выбору задач тоже можно было судить о склонностях студента. Для аспирантских экзаменов составлялись новые и более сложные задачи, но здесь разрешалось экзаменующемуся не только пользоваться литературой, но и консультацией.
На решение каждой из задач я обычно давал около часа. Задачи должны были быть решены в письменном виде, но способности и характер студента в основном выявляются при устном обсуждении написанного текста. Чем ярче способности молодого ученого, тем скорее можно их выявить. Обычно обсуждение всех этих задач не брало у нас больше часа.
Воспитание и обучение молодых ученых теперь являются большой и самостоятельной государственной задачей. У нас в стране, кроме физико-технического института, имеется еще несколько высших учебных заведений, которые ставят перед собой задачу воспитания научных кадров. Несомненно, преподавание в таких вузах имеет свою специфику, и оно отличается от преподавания в вузах, которые готовят кадры для нашей промышленности и народного хозяйства. Мне думается, что при выработке методов преподавания решение задач-проблем, подобных собранным в этой книге, может быть широко использовано не только при преподавании физики, но и других областей точных наук: математики, механики, химии и др. Перед тем как решить крупную научную проблему, ученым надо уметь ее решать в малых формах. Поэтому решение задач, аналогичных приведенным в этом сборнике, является хорошей подготовкой для будущих научных работников.
Академик П.Л.Капица
Знаменитые задачи Капицы воскрешают в памяти студенческие годы и тот энтузиазм, с которым мы, молодежь, учились у Петра Леонидовича постигать физику. Самое главное то, что эти задачи доставляют самое настоящее эстетическое наслаждение. Хотя различными издательствами выпущено много отличных задачников по физике, но до сих пор не существует столь блестящей подборки, какую дал Капица. Эти задачи-огромный мир физики, науки, вызывающей сильную жажду мыслить и побеждать.
В последовательности задач нет видимой системы, каждая следующая возникает как бы сама собой и независимо от предыдущей. В то же время в подборке ничего нельзя убавить или изменить- в ней все стоит на своем месте, как стоят на месте руны Калевалы, имеющие самостоятельное значение и слабо связанные между собой сюжетной линией.
Вероятно, будет полезно сказать несколько слов о том методе, которого придерживается Капица в обучении физике и который привел его к созданию специального цикла задач и вопросов.
Петр Леонидович читал у нас на физико-техническом факультете МГУ (ныне МФТИ) курс общей физики с экспериментальным уклоном. Параллельный курс с теоретическим уклоном читал академик Ландау.
Разумеется, лекции Капицы были событием, и на них являлись не только все студенты, хотя посещение занятий было у нас не обязательным, но и масса посторонних людей. Знаменитый ученый тщательно готовился к каждой встрече со студентами- это было ясно по той четкости, с которой производились на глазах у пораженной аудитории оригинальные и сложные опыты. Никто из нас не забудет, как ассистент стрелял из лука, демонстрируя технику изготовления кварцевых нитей, как заряжали добровольцев электричеством, как двигались на длинном столе шары, делая для нас наглядными строгие законы механики. Но теперь, через 17 лет, когда вспоминаешь о лекциях Капицы, то прежде всего возникает в памяти даже не феерия блестящих экспериментов, а небольшие «лирические отступления» лектора от основной темы- короткие рассказы Капицы о физиках и физике. В этих, как бы возникающих по случайной ассоциации, вставках было основное: суть той школы, которую стремился сформировать Петр Леонидович.
Всякий выдающийся ученый создает школу, и в этом, вероятно, его главная заслуга. Школу не заменят никакие учебники. Ученый передает своим последователям не только знания, но и нечто гораздо более ценное: метод мышления, отношение к работе и к самому себе, свое индивидуальное представление о цели науки. Самое усиленное штудирование книг и статей не может оставить в душе того следа, который оставляет живое слово учителя, окруженного в глазах молодежи ореолом мудрости и авторитета.
Капица прививал нам бескорыстную любовь к физике и бескомпромиссную научную честность. Он рассказывал про удивительного человека по имени Кавендиш, который сделал замечательные открытия и не опубликовал их, ибо не стремился к славе, а работал из чистой любознательности. Он внес для нас полную четкость в запутанный тогда вопрос о приоритете в открытии, объяснив, что приоритет принадлежит не тому, кто первый упомянул о чем-то, а тому, кто первый оценил важность этого и поставил восклицательный знак. Он добавлял все новые штрихи к портрету великого Резерфорда- своего учителя. Слушая Капицу, мы начинали понимать, что физика не промежуточное звено между математикой и техникой, не синтез философии и опытных знаний, а ни на что не похожая, совершенно особая и прекрасная наука. И из студентов мы незаметно для самих себя становились физиками.
Секрет воздействия Капицы состоит в том, что он учит углубленному проникновению в механизм процесса и открывает тем самым для ученика новый мир. Он призывает не к формальному знанию, а к пониманию явления, заставляет ученика стать не свидетелем, а как бы участником физического явления. Именно для этого Капица широко использует свое любимое средство- задачи.
Я хорошо помню свой первый в жизни университетский экзамен по физике. Первый курс, зимняя сессия. Экзаменатор- заведующий кафедрой академик Капица.
Получив билет с вопросами, я начал сосредоточенно готовиться и исписал несколько листов бумаги. С бьющимся сердцем сел за стол перед Петром Леонидовичем. Каково же было мое удивление, когда он сразу отодвинул в сторону все мои труды, положил передо мной чистый лист бумаги и спросил:
—При ударе биллиардного шара в борт угол падения равен углу отражения или нет?
Так начался самый интересный в моей жизни экзамен. Необычные задачи сыпались на меня одна за другой и каждая требовала догадки и творческого напряжения. Это был не опрос, выяснявший, какой оценки заслужила моя работа в течение семестра, это был урок, давший мне больше пользы, чем любая лекция.
Когда я вышел с экзамена, ребята интересовались: трудные задачи дает Капица? Я не смог ответить на этот вопрос. Задачи были разные: одни я не мог решить, другие мог, но все они одинаково нравились мне и никакая из них не вызывала трепета, который возникает у студента перед каверзными вопросами экзаменатора
Петр Леонидович рассказывал на лекции, что один известный английский профессор давал своим ученикам такие задачи, которые сам не мог решить. «Если не решат-не надо,а решат- науке польза будет»,-говорил великий физик. Один раз дал- никто не решил, другой раз дал- снова никто не решил, а третий раз дал- один из студентов решил. Этот студент был Максвелл. «Нам тоже нужны Максвеллы»,- добавлял Петр Леонидович
—Ну и как же с Максвеллами?-может спросить читатель.- Есть они среди тех, кто почти двадцать лет тому назад прослушал свою первую университетскую лекцию? Сбылись надежды их воспитателя- академика Капицы?
На этот вопрос можно ответить так: подождем еще немного. Чем больше проходит времени, тем бесспорнее все становится на свои места. Но ясно одно: задачи Петра Леонидовича, составленные, чтобы заинтересовать молодежь физикой, «сработали». Они продолжают работать и сейчас. Доказательство тому- то чувство любопытства и заинтересованности, с которым вы держите в руках эту книжку.
В.Тростников
© Дизайн и верстка сайта: Журавлева С.В., Журавлев А.А.
physics-is-cool.ucoz.net
Олимпиада по физике 7 класс, задания с ответами
На этой странице представлены примеры олимпиадных заданий по физике для 7 класса. Комплект заданий состоит из десяти тестовых вопросов и пяти задач. Мы советуем учителям физики, готовящим участников олимпиады, использовать эти задания на уроках. Кроме того, вы можете предложить своим ученикам заниматься по нашим заданиям самостоятельно во время выполнения домашнего задания.
Внизу страницы указаны ответы к тестам и записаны решения к задачам. Это позволит ученикам без посторонней помощи оценить свои знания и лучше подготовиться к олимпиаде по физике. Задания олимпиады с ответами и решениями — это один из лучших тренажеров для подготовки не только к олимпиаде, но еще и к тематическим викторинам или контрольным работам.
Скачайте задания, заполнив форму!
После того как укажете данные, кнопка скачивания станет активной
Тестовые задания
1. Мельчайшие частицы, из которых состоят различные вещества, называются…
А) Атомами
Б) Молекулами
В) Электронами
Г) Нейтронами.
2. В каком состоянии вещество не имеет собственной формы, но сохраняет объем?
А) Только в жидком.
Б) Только в газообразном.
B) В жидком и газообразном.
Г) Ни в одном состоянии.
3. Велосипедист за 20 мин проехал 6 км. С какой скоростью двигался велосипедист?
А) 30 м/с
Б) 0,5м/с
В) 5 м/с
Г) 0,3 м/с
4. На столике в вагоне движущегося поезда лежит книга. Относительно, каких тел книга находится в покое?
A) Относительно рельсов
Б) Относительно проводника, проходящего по коридору
B) Относительно столика
Г) Относительно здания вокзала
5. Парашютист массой 85 кг равномерно спускается с раскрытым парашютом. Чему равна сила сопротивления воздуха при равномерном движении парашютиста?
А) 85 Н
Б) 850 Н
В) 8,5Н
Г) 0,85 Н
6. С какой силой тело давит на опору или подвес?
А) Сила тяжести
Б) Сила Архимеда
В) Вес тела
Г) Сила трения
7. Гусеничный трактор весом 45000 Н имеет опорную площадь обеих гусениц 1,5 м2. Определите давление трактора на грунт.
А) 30 кПа
Б) 3 кПа
В) 0,3 кПа
Г) 300 кПа
8. Тело тонет, если
А) Сила тяжести равна силе Архимеда
Б) Сила тяжести больше силы Архимеда
В) Сила тяжести меньше силы Архимеда
Г) Сила Архимеда равна весу тела
9. На какой глубине давление воды в море (плотность 1030 кг/м3) равно 824кПа.
А) 80 м
Б) 800 м
В) 82,4 м
Г) 0,08 м
10. За какое время двигатель мощностью 4 кВт совершит работу в 30000 Дж?
А) 7,5 с
Б) 15 с
В) 40 с
Г) 20 с
Открытые вопросы
Вопрос 1
Первую треть пути черепаха проползла равномерно за 1 час, вторую треть — тоже
равномерно, но за 2 часа, третью — так же, но за три часа. Во сколько раз средняя скорость на первой половине пути больше, чем на второй?
Вопрос 2
Скорость воды в реке 2 м/с, ширина реки 30 метров. Спортсмен должен переплыть реку за 40 секунд, его скорость относительно воды все время постоянна и составляет 1 м/с. На сколько метров его «снесет» вдоль по течению? Считать движение прямолинейным. В задаче возможны два случая. Большее значение надо ввести первым.
Вопрос 3
С какой скоростью нужно подбросить вверх камень, чтобы на высоту 30 метров он
поднялся меньше, чем за 2 секунды? Земля плоская, сопротивлением воздуха пренебречь. Ускорение свободного падения равно 10 м/с2
Вопрос 4
Корзина массой 3 кг уравновешена на неподвижном блоке при помощью груза такой же массы. В корзину аккуратно кладут груз массой 0.5 кг, система приходит в движение. С какой силой груз давит на дно корзины? Ускорение свободного падения равно 10 м/с
Вопрос 5
Юноша бросает камень, стараясь попасть им в лампочку, которая по горизонтали отстоит от точки броска на 20 метров и находится на высоте 4 м над уровнем Земли. Точка броска находится на высоте 1 м. С какой скоростью нужно уметь бросать камень, чтобы попасть в лампочку? Земля в тех местах плоская, а сопротивление воздуха пренебрежимо мало. Ответ округлите до целого числа.
Ответы на тесты
| Тестовое задание | № 1 | № 2 | № 3 | № 4 | № 5 |
| Ответ | А | А | В | В | Б |
| Тестовое задание | № 6 | № 7 | № 8 | № 9 | № 10 |
| Ответ | В | А | Б | Б | А |
Ответы на открытые вопросы
Ответ на вопрос 1:
2
Ответ на вопрос 2:
106.5 метров или 53.5 метров
Ответ на вопрос 3:
25 м/с
Ответ на вопрос 4:
N = 6g/13 = 4.6Н
Ответ на вопрос 5:
13 м/с
Скачайте задания, заполнив форму!
После того как укажете данные, кнопка скачивания станет активной
Другие классы
Обновлено: , автор: Валерия Токареваruolimpiada.ru
Олимпиада по физике 8 класс, задания с ответами
В этом разделе собраны примеры олимпиадных заданий по физике. Мы советуем обратить внимание на предложенный комплект заданий всем учителям и учащимся 8 класса. Используйте данный материал для того, чтобы подготовиться к олимпиаде. На уроках физики предложенные тесты и задачи могут использоваться для контроля и систематизации знаний, а во время домашней самоподготовки они помогут ученикам оценить свои силы.
К тестовым вопросам и задачам указаны правильные ответы и решения. Это очень удобно, ведь олимпиадные задания по физике с ответами можно решать без помощи учителя. Ответы расположены в самом низу страницы, чтобы ученик не увидел ответ до того, как попробует решить задание самостоятельно.
Скачайте задания, заполнив форму!
После того как укажете данные, кнопка скачивания станет активной
Тестовые задания
1. В каком состоянии вещество принимает форму сосуда?
А) в твердом
Б) в жидком
В) в газообразном
Г) в твердом и газообразном
2. В какой жидкости утонет кусок парафина?
А) в воде
Б) в ртути
В) в морской воде
Г) в бензине
3. Внутренняя энергия свинцового тела изменится, если:
А) сильно ударить по нему молотком
Б) поднять его над землей
В) бросить его горизонтально
Г) изменить нельзя
4. Какой вид теплопередачи наблюдается при обогревании комнаты батареей водяного отопления?
А) теплопроводность
Б) конвекция
В) излучение
Г) всеми тремя способами одинаково
5. Какая физическая величина обозначается буквой L и имеет размерность Дж/кг?
А) удельная теплоемкость
Б) удельная теплота сгорания топлива
В) удельная теплота плавления
Г) удельная теплота парообразования
6. В процессе кипения температура жидкости…
А) увеличивается
Б) не изменяется
В) уменьшается
Г) нет правильного ответа
7. Если тела взаимно отталкиваются, то это значит, что они заряжены …
А) отрицательно
Б) разноименно
В) одноименно
Г) положительно
8. В каком случае атом некоторого вещества превращается в отрицательный ион?
А) если атом приобретает «лишний» электрон
Б) если атом теряет свой собственный электрон
9. Сопротивление вычисляется по формуле:
А) R=I /U
Б) R = U/I
В) R = U*I
Г) правильной формулы нет
10. В каком состоянии вещества действуют наименьшие силы притяжения между молекулами?
А) силы притяжения одинаковы во всех состояниях
Б) в твердом
В) в жидком
Г) в газообразном
Открытые вопросы
Вопрос 1
Девочки сделали снеговика, а мальчики соорудили точную его копию, но в два раза большей высоты. Какова масса копии, если масса оригинала равна 50 кг? (Плотность снега в обоих снеговиках одинаковая)
Вопрос 2
Группа туристов, двигаясь цепочкой по обочине дороги со скоростью 3,6 км/ч, растянулась на 200 м. Замыкающий посылает велосипедиста к вожатому, который находится впереди группы. Велосипедист едет со скоростью 7 м/с; выполнив поручение, он тут же возвращается к замыкающему группы с той же скоростью. Через сколько времени после получения поручения велосипедист вернулся обратно?
Вопрос 3
В каком случае подъемная сила у самодельного бумажного воздушного шара, заполненного горячим воздухом, больше: когда ребята запускали его в помещении школы или на дворе школы, где было довольно прохладно?
Вопрос 4
В доску толщиной 5 см забили гвоздь длиной а=10 см так, что половина гвоздя прошла навылет. Чтобы вытащить его из доски, необходимо приложить силу 1,8 кН. Гвоздь вытащили из доски. Какую при этом совершили механическую работу?
Вопрос 5
Закрытый бидон из железа частично заполнен керосином. Предложите один из способов, позволяющих, не пользуясь никакими измерительными приборами (и не открывая бидон), определить примерный уровень керосина в бидоне.
Ответы на тесты
| Тестовое задание | № 1 | № 2 | № 3 | № 4 | № 5 |
| Ответ | А | А | В | В | Б |
| Тестовое задание | № 6 | № 7 | № 8 | № 9 | № 10 |
| Ответ | В | А | Б | Б | А |
Ответы на открытые вопросы
Ответ на вопрос 1:
При изготовлении точной копии все размеры (длина, ширина и высота) должны быть увеличены в 2 раза. Следовательно, объем снеговика, сделанного мальчиками, будет в 8 раз больше объема оригинала, а масса копии m =50 кг · 8=400 кг.
Ответ на вопрос 2:
Скорость велосипедиста в системе отсчета, связанной с группой, при движении к вожатому равна υ₂-υ₁ при возвращении обратно равна υ₂+υ₁. Поэтому время движения велосипедиста к вожатому t₁= L/ υ₂-υ₁ , а время возвращения велосипедиста к замыкающему t₂= L / υ₂+υ₁ , где L — длина цепочки. Общее время движения велосипедиста t= t₁+ t₂. Таким образом можно записать:
t= L / υ₂-υ₁+ L / υ₂+υ₁= 2 L · υ₂/ υ₂²-υ₁²
Подставив числовые значения величин, получим: t ≈58,3 с.
Ответ на вопрос 3:
Подъемная сила воздушного шара равна разности между весом воздуха в объеме шара и весом газа, заполняющего шар. Чем больше разница в плотностях воздуха и газа, заполняющего шар, тем больше подъемная сила. Поэтому подъемная сила шара больше на улице, где воздух менее прогрет.
Ответ на вопрос 4:
Чтобы переместить гвоздь на пути а, надо совершить работу А₁=F·а. При дальнейшем перемещении гвоздя сила будет убывать от F до 0. Поэтому работу надо находить для средней силы: А₂=1/2·F·а. Следовательно, полная работа
А= А₁+А₂=F·а +1/2·F·а= 3/2· F·а=1,5 · F·а
135 Дж
Ответ на вопрос 5:
Можно, например, вначале хорошо охладить бидон с керосином. Затем поместить его в теплое помещение. В помещении в результате конденсации пара бидон покроется капельками воды. По мере нагревания бидона в теплом помещении вода на нем будет испаряться. Так как масса воздуха и паров бензина в верхней части его значительно меньше массы керосина, находящегося в нижней части бидона, то при нагревании бидона в тёплом помещении испарение будет происходить быстрее с верхней части его. В результате в какой-то момент времени можно будет наблюдать резкую границу между сухой поверхностью бидона и частью его, еще покрытой капельками воды. Эта граница и укажет на уровень керосина в бидоне.
Скачайте задания, заполнив форму!
После того как укажете данные, кнопка скачивания станет активной
Другие классы
Обновлено: , автор: Валерия Токареваruolimpiada.ru
Олимпиада по физике 7-11 класс
Школьный этап олимпиады по физике.
9 класс
1. Движения поездов.
Экспериментатор Глюк наблюдал за встречным движением скорого поезда и электрички. Оказалось, что каждый из поездов прошел мимо Глюка за одно и тоже время t1 = 23c. А в это время друг Глюка, теоретик Баг, ехал в электричке и определил, что скорый поезд прошел мимо него за t2 = 13c. Во сколько раз отличаются длины поезда и электрички?
2. Расчет электрических цепей.
Каково сопротивление цепи при разомкнутом и замкнутом ключе? R1 = R4 = 600 Ом, R2 = R3 = 1,8 кОм.
3. Калориметр.
В калориметр с водой, температура которой t0, бросили кусочек льда, имевшего температуру 0 оС. После установления теплового равновесия оказалось, что четверть льда не растаяло. Считая известными массу воды М, ее удельную теплоемкость с, удельную теплоту плавления льда λ, найдите начальную массу кусочка льда m.
4. Цветные стекла.
На тетради написано красным карандашом «отлично» и «зеленым» — «хорошо». Имеются два стекла – зеленое и красное. Через какое стекло нужно смотреть, чтобы увидеть слово «отлично»? Свой ответ поясните.
5. Колба в воде.
Колба из стекла плотностью 2,5 г/см3 вместимостью 1,5 л имеет массу 250 г. Груз, какой массы надо поместить в колбу, чтобы она утонула в воде? Плотность воды 1 г/см3.
Ответы, указания, решения к олимпиадным задачам
1. Экспериментатор Глюк наблюдал за встречным движением скорого поезда и электрички. Оказалось, что каждый из поездов прошел мимо Глюка за одно и тоже время t1 = 23c. А в это время друг Глюка, теоретик Баг, ехал в электричке и определил, что скорый поезд прошел мимо него за t2 = 13c. Во сколько раз отличаются длины поезда и электрички?
Решение.
Пусть скорость скорого поезда:его длина —
Для электрички соответственно:ее длина —
Следовательно:
Скорость сближения поезда и электрички равна сумме их скоростей. Поэтому:
Выразим из (1) уравнения скорость поезда, из (2) – скорость электрички, подставим в (3).
Решая полученное уравнение, найдем отношение длин поезда и электрички:
Критерии оценивания:
Запись уравнения движения скорого поезда – 1 балл
Запись уравнения движения электрички – 1 балл
Запись уравнения движения при сближении скорого поезда и электрички – 2 балла
Решение уравнения движения, запись формулы в общем виде – 5 баллов
Математические расчеты –1 балл
2. Каково сопротивление цепи при разомкнутом и замкнутом ключе? R1 = R4 = 600 Ом, R2 = R3 = 1,8 кОм.
Решение.
При разомкнутом ключе: Ro = 1,2 кОм.
При замкнутом ключе: Ro = 0,9 кОм
Эквивалентная схема при замкнутом ключе:
Критерии оценивания:
Нахождение общего сопротивления цепи при разомкнутом ключе – 3 балла
Эквивалентная схема при замкнутом ключе – 2 балла
Нахождение общего сопротивления цепи при замкнутом ключе – 3 балла
Математические вычисления, перевод единиц измерения – 2 балла
3. В калориметр с водой, температура которой t0, бросили кусочек льда, имевшего температуру 0 оС. После установления теплового равновесия оказалось, что четверть льда не растаяло. Считая известными массу воды М, ее удельную теплоемкость с, удельную теплоту плавления льда λ, найдите начальную массу кусочка льда m.
Решение.
Поскольку не весь лед растаял, то после установления теплового равновесия в калориметре находится и вода, и лед.
Это возможно только при температуре плавления льда, значит конечная температура системы равна 0 оС.
Четверть льда не растаяло, значит, растаяло (расплавилось) три четверти льда.
Вода, охладившись до нуля градусов Цельсия, отдает количество теплоты:
Теплоту, необходимую для плавления, лед получил от воды:
Согласно уравнению теплового баланса:
Следовательно,
Критерии оценивания:
Составление уравнения количества теплоты, отданного холодной водой – 2 балла
Составление уравнения количества теплоты, необходимого для плавления льда – 3 балла
Запись уравнения теплового баланса – 1 балл
Решение уравнения теплового баланса (запись формулы в общем виде, без промежуточных вычислений) – 3 балла
Вывод единиц измерения для проверки расчетной формулы – 1 балл
4. На тетради написано красным карандашом «отлично» и «зеленым» — «хорошо». Имеются два стекла – зеленое и красное. Через какое стекло нужно смотреть, чтобы увидеть слово «отлично»? Свой ответ поясните.
Решение.
Если красное стекло поднести к записи красным карандашом, то она не будет видна, т.к. красное стекло пропускает только красные лучи и весь фон будет красным.
Если же рассматривать запись красным карандашом через зеленое стекло, то на зеленом фоне мы увидим слово «отлично», написанное черными буквами, т.к. зеленое стекло не пропускает красные лучи света.
Чтобы увидеть слово «отлично» в тетради, нужно смотреть через зеленое стекло.
Критерии оценивания:
5. Колба из стекла плотностью 2,5 г/см3 вместимостью 1,5 л имеет массу 250 г. Груз какой массы надо поместить в колбу, чтобы она утонула в воде? Плотность воды 1 г/см3.
Решение.
Чтобы колба утонула в воде, необходимо, чтобы она полностью погрузилась в воду. Условия плавания колбы:
Объем колбы больше ее вместимости на объем стекла, из которого она изготовлена:
Сила тяжести, действующая на колбу с грузом:
Сила Архимеда, действующая на колбу при полном погружении:
Решаем систему двух уравнений: =
Критерии оценивания:
Запись условия плавания тел – 1 балл
Запись формулы нахождения силы тяжести, действующей на колбу с грузом – 2 балла
Запись формулы нахождения силы Архимеда, действующей на колбу, погруженную в воду – 3 балла
Решение системы двух уравнений – 3балла
Математические вычисления – 1 балл
infourok.ru
школьные олимпиады по физике 7-9 класс
Школьная олимпиада по физике
7 класс. 2014/2015 учебный год.
Задача №1
«Любителям бильярда»
Товарный вагон объёмом V наполнен одинаковыми бильярдными шарами. Масса всех шаров М. В каждом кубическом метре объёма вагона находится n штук шаров. Какова масса m одного шара?
Задача №2
«Ищем шарик»
Имеется 9 внешне совершенно одинаковых свинцовых шариков, однако внутри одного из них сделана небольшая полость. Пользуясь только рычажными весами, выделите шарик с полостью. Весы можно использовать не более двух раз. Опишите свои действия.
Задача №3
«Вытягиваем проволоку»
Проволоку производят вытягиванием из цельной заготовки меди. На изготовление медной проволоки прямоугольного сечения в течение суток израсходовано М = 8640 кг меди. Скорость протягивания проволоки постоянна в течение суток и равна . Найдите площадь перечного сечения проволоки, если за истекшие сутки производилась проволока сечением только одного размера. (Плотность меди )
Задача №4
«Средняя скорость»
По дороге в горку трамвай ехал со скоростью V1 = 40 км/ч, а возвращаясь обратно по той же дороге с горки – со скоростью V2 = 60 км/ч. Чему была равна средняя скорость трамвая?
Указание: здесь речь идёт о средней скорости, равной отношению пройденного пути ко времени.
Школьная олимпиада по физике
8 класс. 2014/2015 учебный год.
Задача №1
«Равновесие»
Легкий стержень ОА, изображенный на рисунке, находится в равновесии. Определите массу груза m, если масса М = 10 кг, расстояние от оси О до точки А в 4 раза больше, чем до точки В.
О В А
М m
Задача №2
«Испортили кастрюлю»
В две цилиндрические кастрюле площади S1 просверлили отверстие площади S2 и вставили в него пластмассовую трубку. Высота кастрюли h. Масса кастрюли с трубкой равна m. Кастрюля стоит на ровном листе резины дном вверх (см. рис.). Сверху в трубку осторожно наливают воду. До какого уровня Н можно налить воду, чтобы она не вытекала снизу?
H
h
Задача №3
«Кто тяжелее»
Имеются два цилиндрических стакана массой m каждый. На дно первого кладут медный брусок массой m1 и стакан опускают в воду так, что он плавает, погрузившись в воду до краев. Ко дну второго стакана снизу прикрепляют медный брусок массой m2 и тоже опускают в воду так, что стакан плавает, погрузившись в воду до краев. Найдите отношение масс медных брусков m1/m2. Плотность меди , плотность воды . Толщиной стенок и дна стакана пренебречь.
Задача №4
«По одной ложке»
В колориметр налили ложку горячей воды, после чего его температура возросла на Δt1 = 50C. После того как добавили вторую ложку той же горячей воды, температура калориметра возросла на Δt2 = 30С. На сколько градусов увеличится температура калориметра, если в него добавить третью ложку той же горячей воды? Теплообменом с окружающей средой пренебречь.
Школьная олимпиада по физике
9 класс. 2014/2015 учебный год.
Задача №1
«На границе двух жидкостей»
В сосуде с жидкостью плотности к дну прикреплена пружина. К пружине прикреплено цилиндрическое тело, имеющее плотность . Тело плавает на поверхности жидкости, погруженное на 2/3 своего объема, при этом пружина растянута на величину Х1. Чему будет равно удлинение пружины, если в сосуд долить жидкость с плотностью так, чтобы тело оказалось полностью погруженным в жидкость. Считать, что жидкости не смешиваются, и цилиндр погружен в нижнюю жидкость на 1/6 своего объема.
Задача №2
«Коктейль»
В цилиндрическом стакане, площадь дна которого равна S, плавают ледяные кубики с вмороженными в них каплями рыбьего жира. Суммарный объем вмороженного рыбьего жира равен V, его плотность меньше плотности воды .
1. На сколько изменится уровень воды в стакане, если кубики растают и рыбий жир растечется по поверхности воды? Повысится или понизится этот уровень?
2. На сколько изменится общий уровень содержимого стакана по сравнению с начальным уровнем воды? Повысится или понизится этот уровень?
Задача №3
«Выстрел»
Определите время равноускоренного движения снаряда, в стволе вертикально установленного орудия, если после выстрела снаряд достигает высоты h = 4500 м. Длина ствола l = 3 м. Сопротивлением воздуха пренебречь.
Задача №4
«Странный участок цепи»
Участок цепи постоянного тока состоит из трех одинаковых вольтметров и двух одинаковых амперметров (см. рис.). Показания вольтметров V1 и V2 равны U1 = 6 В, U2 = 4 В. Что показывает третий вольтметр V3.
V1
A1 V2 A2
V3
Школьная олимпиада по физике
7 класс. 2014/2015 учебный год.
Решения
Задача №1
«Любителям бильярда»
Товарный вагон объёмом V наполнен одинаковыми бильярдными шарами. Масса всех шаров М. В каждом кубическом метре объёма вагона находится n штук шаров. Какова масса m одного шара?
Решение
10 баллов
Задача №2
«Ищем шарик»
Имеется 9 внешне совершенно одинаковых свинцовых шариков, однако внутри одного из них сделана небольшая полость. Пользуясь только рычажными весами, выделите шарик с полостью. Весы можно использовать не более двух раз. Опишите свои действия.
Решение
Шарик с полостью легче остальных. Кладем на чашки весов по три шарика. Если одна тройка легче другой, то из нее берем два шарика и кладем их на чашки весов. Более легкий будет искомым шариком. Если их вес одинаков, то искомым является третий шарик из данной тройки. Если при первом исследовании весы были в равновесии, то искомый шарик в третьей тройке, и его выделяем по описанному выше эксперименту.
10 баллов.
Задача №3
«Вытягиваем проволоку»
Проволоку производят вытягиванием из цельной заготовки меди. На изготовление медной проволоки прямоугольного сечения в течение суток израсходовано М = 8640 кг меди. Скорость протягивания проволоки постоянна в течение суток и равна . Найдите площадь перечного сечения проволоки, если за истекшие сутки производилась проволока сечением только одного размера. (Плотность меди )
Решение
10 баллов
Задача №4
«Средняя скорость»
По дороге в горку трамвай ехал со скоростью V1 = 40 км/ч, а возвращаясь обратно по той же дороге с горки – со скоростью V2 = 60 км/ч. Чему была равна средняя скорость трамвая?
Указание: здесь речь идёт о средней скорости, равной отношению пройденного пути ко времени.
Решение.
10 баллов
Школьная олимпиада по физике
8 класс. 2014/2015 учебный год.
Решения
Задача №1
«Равновесие»
Легкий стержень ОА, изображенный на рисунке, находится в равновесии. Определите массу груза m, если масса М = 10 кг, расстояние от оси О до точки А в 4 раза больше, чем до точки В.
Решение
Сила натяжения нити действующей на стержень в точке А FA = mg. (1) – 3 балла
Сила натяжения нити действующей на стержень в точке В FВ = Мg. (2) – 2 балла
Условие равновесия рычага (3) – 3 балла
(4) – 2 балла
Ответ: m = M/4 = 2,5 кг
10 баллов
Задача №2
«Испортили кастрюлю»
В две цилиндрические кастрюле площади S1 просверлили отверстие площади S2 и вставили в него пластмассовую трубку. Высота кастрюли h. Масса кастрюли с трубкой равна m. Кастрюля стоит на ровном листе резины дном вверх (см. рис.). Сверху в трубку осторожно наливают воду. До какого уровня Н можно налить воду, чтобы она не вытекала снизу?
Решение.
Вода начнет вытекать, когда сила, с которой она действует на кастрюлю, уравновесит силу тяжести mg. (1) – 3 балла
Силу, с которой вода действует на кастрюлю, можно рассчитать, умножив гидростатическое давление у дна на площадь (S1 – S2). Таким образом,
(2) – 4 балла
Откуда следует ответ: (3) – 3 балла
Задача №3
«Кто тяжелее»
Имеются два цилиндрических стакана массой m каждый. На дно первого кладут медный брусок массой m1 и стакан опускают в воду так, что он плавает, погрузившись в воду до краев. Ко дну второго стакана снизу прикрепляют медный брусок массой m2 и тоже опускают в воду так, что стакан плавает, погрузившись в воду до краев. Найдите отношение масс медных брусков m1/m2. Плотность меди , плотность воды . Толщиной стенок и дна стакана пренебречь.
Решение.
Масса плавающего тела равна массе вытесненной жидкости. (1) – 3 балла
В первом случае , где V – объём стакана. (2) – 2 балла
Во втором случае (3) – 3 балла
Вычитая (3) из (2) получим , откуда следует ответ:
(4) – 2 балла
Задача №4
«По одной ложке»
В колориметр налили ложку горячей воды, после чего его температура возросла на Δt1 = 50C. После того как добавили вторую ложку той же горячей воды, температура калориметра возросла на Δt2 = 30С. На сколько градусов увеличится температура калориметра, если в него добавить третью ложку той же горячей воды? Теплообменом с окружающей средой пренебречь.
Решение.
Обозначим теплоемкость калориметра СК, теплоемкость одной ложки воды С, разность температуры горячей воды и начальной температуры калориметра Δt0. Уравнение теплового баланса в первом случае: СКΔt1 = C(Δt0 — Δt1). (1) – 1 балл
Уравнение теплового баланса во втором случае: (СК + С) Δt2 = C(Δt0 — Δt1 – Δt2). (2) -2 балла
Обозначим отношение СК/С = k. Тогда уравнения (1) и (2) можно переписать в виде:
kΔt1 = Δt0 — Δt1, (k + 1) Δt2 = Δt0 — Δt1 – Δt2. Из этих уравнений находим
Δt0 = kΔt1 + Δt1 = 200С (3) – 2 балла
Из уравнения теплового баланса в третьем случае (k + 2)Δt3 = Δt0 — Δt1 – Δt2 — Δt3,
(4) – 2 балла
Получаем ответ: (5) – 3 балла
Школьная олимпиада по физике
9 класс. 2014/2015 учебный год.
Решения
Задача №1
«На границе двух жидкостей»
В сосуде с жидкостью плотности к дну прикреплена пружина. К пружине прикреплено цилиндрическое тело, имеющее плотность . Тело плавает на поверхности жидкости, погруженное на 2/3 своего объема, при этом пружина растянута на величину Х1. Чему будет равно удлинение пружины, если в сосуд долить жидкость с плотностью так, чтобы тело оказалось полностью погруженным в жидкость. Считать, что жидкости не смешиваются, и цилиндр погружен в нижнюю жидкость на 1/6 своего объема.
Решение.
В состоянии равновесия сумма сил, действующих на тело, должна быть равна нулю.
До доливания жидкости это условие запишется в виде:
, где k – жесткость пружины, V – объем тела. (1) – 3 балла
Сила упругости пружины в первом случае . (2)
После доливания (2) – 4 балла
Разделив соотношение (2) на (1), получим , следовательно
(3) – 3 балла
Задача №2
«Коктейль»
В цилиндрическом стакане, площадь дна которого равна S, плавают ледяные кубики с вмороженными в них каплями рыбьего жира. Суммарный объем вмороженного рыбьего жира равен V, его плотность меньше плотности воды .
1. На сколько изменится уровень воды в стакане, если кубики растают и рыбий жир растечется по поверхности воды? Повысится или понизится этот уровень?
2. На сколько изменится общий уровень содержимого стакана по сравнению с начальным уровнем воды? Повысится или понизится этот уровень?
Решение.
Т.к. масса содержимого стакана не меняется, давление на дно остается неизменным. Из этого следует: , где h1 – начальная высота уровня воды, h2 – конечная, hж = V/S – толщина слоя жира (1) – 3 балла
Отсюда изменение уровня воды V/(. Уровень воды понизится.
(2) – 3 балла
Изменение общего уровня V/(= V/S(1 — >0.
Общий уровень повысится. (3) – 4 балла
Задача №3
«Выстрел»
Определите время равноускоренного движения снаряда в стволе вертикально установленного орудия, если после выстрела снаряд достигает высоты h = 4500 м. Длина ствола l = 3 м. Сопротивлением воздуха пренебречь.
Решение.
На максимальной высоте скорость равна нулю. (1) – 2 балла
Скорость снаряда при вылете из ствола связана с высотой h соотношением:
, где — время полета до максимальной высоты . Отсюда получим . Это выражение можно получить из закона сохранения энергии (2) – 4 балла
Время движения в стволе найдем из соотношения:
Тогда (3) – 4 балла
Задача №4
«Странный участок цепи»
Участок цепи постоянного тока состоит из трех одинаковых вольтметров и двух одинаковых амперметров. Показания вольтметров V1 и V2 равны U1 = 6 В, U2 = 4 В. Что показывает третий вольтметр V3.
Решение.
Напряжение на первом амперметре UA1 = U1 – U2 = 2B. (1) – 2 балла
Отношение напряжений на втором UA2 и первом амперметрах равно отношению токов (сопротивления амперметров одинаковы). Ток через второй амперметр I2 складывается из тока через первый амперметр I1 и тока через первый вольтметр IV1. Отношение IV1/I1 = U1/U2 = 3 / 2, тогда I2 = I1 = 5 / 2 = UA2/UA1. (2) – 3 балла
Тогда UA2 = 5UA1 / 2 = 5B. (3) – 3 балла
Напряжение на третьем вольтметре U3 = U1 + UA2 = 11B (4) – 2 балла
infourok.ru
Примерные задания муниципального этапа олимпиады по физике с решениями для 7
7 класс.
Задача 1.График перемещения
На графике показана зависимость пути, пройденного телом от времени. Какой из графиков соответствует зависимости скорости этого тела от времени?
Задача 2. Автомобили
Из пункта A в пункт B выехал автомобиль «Волга» со скоростью 90 км/ч. В то же время навстречу ему из пункта B выехал автомобиль «Жигули». В 12 часов дня машины проехали мимо друг друга. В 12:49 «Волга» прибыла в пункт B, а ещё через 51 минуту «Жигули» прибыли в A. Вычислите скорость «Жигулей».
Задача 3. Движение по окружности
Материальная точка движется по окружности радиусом R=2 м с постоянной по модулю скоростью, совершая полный оборот за 4 с. Определите среднюю скорость по перемещению за первые 3 с движения
Задача 4.Длина изоленты
Определите длину L изоляционной ленты в целом мотке.
Примечание. От мотка можно отмотать кусок изоляционной ленты длиной не более 20 см.
Оборудование. Моток изоляционной ленты, штангенциркуль, лист миллиметровой бумаги.
Рекомендации для организаторов. Необходимо предоставить участникам описание штангенциркуля
8 класс.
Задача 1. Встреча велосипедистов.
Длина Sкруговой дорожки трека 480 метров. Два велосипедиста двигаются по треку во встречных направлениях со скоростями v1=12 м/с и v2=16 м/с. Через какой наименьший промежуток времени после встречи в некотором месте трека они снова встретятся в этом месте? (10 баллов)
Задача 2. Таяние льда.
Небольшой кусочек льда, взятый при температуре 0оС, бросают в воду, температура которой 19оС. Тепловое равновесие устанавливается при температуре 10оС. При какой минимальной начальной температуре воды лед в этом опыте полностью бы растаял? Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кг×град; удельная теплота плавления льда 336000 Дж/кг. Теплообменом с другими телами пренебречь. (10 баллов)
Задача 3. Плавание в двух жидкостях.
На границе двух несмешивающихся жидкостей плавает цилиндрическое тело объема Vи плотностью ρ. Плотность верхней жидкости ρ1=0.8 ρ, нижней – ρ2=1.6 ρ.
Какую силу надо приложить к телу, чтобы объемы частей тела, погруженные в каждую жидкость, были бы одинаковыми? В каком направлении надо действовать на тело? (10 баллов)
Задача 4. Определение плотности неизвестного материала.
Задание. Определить плотность материала, находящегося в одном из двух кус-
ков пластилина, если известно, что масса пластилина в обоих кусках одинакова.
Оборудование. Два куска пластилина; сосуд с жидкостью, плотность которой
известна; весы с разновесом, нитка.
Примечание: извлекать неизвестный материал из пластилина нельзя.
9 класс.
Задача 1. Падение капель.
Экспериментатор Глюк с балкона наблюдает падение капель с карниза крыши. Он установил, что когда очередная капля достигает балкона, предыдущая падает на тротуар. Глюк измерил промежуток времени между последовательными отрывами капель. Какой результат получил Глюк, если капли достигают балкона за 1с, а балкон находится на высоте h = 15 м от земли? Трением можно пренебречь.
(10 баллов)
Задача 2. Взлет вертолета.
Вертолет взлетает с аэродрома вертикально с ускорением a= 3м/с2. Через некоторое время t1 пилот выключил двигатель. Звук на земле в месте взлета перестал быть слышен спустя время t2 = 30 с. Какова была скорость вертолета в момент выключения двигателя? Скорость звука принять u = 320 м/с. (10 баллов)
Задача 3. Напряжение на нагрузке.
Для регулирования напряжения на нагрузке экспериментатор Глюк собрал электрическую цепь, схема которой представлена на рисунке.
Входное напряжение неизменно и равно U. Сопротивление нагрузки и регулировочного реостата равны R, причем нагрузка подключена к половине реостата. Помогите Глюку определить во сколько раз изменится напряжение на нагрузке, если ее сопротивление увеличить в два раза? (10 баллов)
Задача 4. Аварийная посадка.
Вертолет совершил аварийную посадку на льдину в Арктике. Среди пассажиров вертолета был экспериментатор Глюк. Он измерил площадь льдины S = 500 м2, высоту надводной части h = 10 см, плотность воды ρв = 1080 кг/м3, плотность льда ρл= 900 кг/ м3. Прав ли Глюк, советуя пилоту вызвать спасательный вертолет массой 3 тонны, если масса аварийного вертолета вместе с пассажирами составляет 4 тонны? Какова максимальная грузоподъемность этой льдины? (10 баллов)
Задача 5. Карандаш
Оцените механическую работу , которую необходимо совершить для того , чтобы равномерно поднять плавающий в сосуде карандаш до уровня касания нижним его торцом поверхности воды. С читайте положение карандаша вертикальным. Плотность воды 1000 кг/м3.
Оборудование : круглый карандаш, почти полная бутылка с водой , линейка
(15 баллов)
10 класс
Задача 1. Толкание ядра.
При проведении соревнований по толканию ядра, спортсмен толкнул снаряд с начальной скоростью 12 м/с под углом 60 градусов к горизонту. Какова будет скорость снаряда через 3 секунды после начала полета, и на каком расстоянии от спортсмена он будет находиться? (10 баллов)
Задача 2. Падение гантели.
Гантель длины , состоящая из двух одинаковых масс, соединенных жестким невесомым стержнем, стоит в углу, образованном гладкими поверхностями (см. рисунок). Нижний шарик гантели слегка смещают направо на маленькое расстояние без начальной скорости, и гантель начинает двигаться. Найти скорость нижнего шарика в тот момент, когда верхний шарик оторвется от вертикальной плоскости. В момент отрыва гантель составляет угол с вертикалью; косинус этого угла . (10 баллов)
Задача 3. Два теплых шара.
Два железных шара имеют одну и ту же температуру. Один из них покоится на горизонтальной теплоизолированной плоскости, а другой подвешен на теплоизолированной нити. Обоим шарам передают одинаковое количество теплоты, при этом процесс нагревания идет настолько быстро, что не происходит потери теплоты на нагревание окружающей среды. Одинаковы или различны будут температуры шаров после нагревания? Ответ обосновать. (10 баллов)
Задача 4. Чему равно сопротивление цепи?
Вычислите сопротивление между точками Aи B бесконечной электрической цепи, показанной на рисунке, если все сопротивления в этой цепи одинаковы и равны r.
Задача 5. Сопротивление графита.
Используя предложенное вам оборудование , определите удельное сопротивление графита (грифеля карандаша)
Оборудование: грифель от карандаша, вольтметр, резистор с известным сопротивлением, батарейка АА, соединительные провода, миллиметровая бумага , двусторонний скотч.( 15 баллов)
11 класс
Задача 1 Ускорения шарика.
Шарик, подвешенный на нерастяжимой нити, качается в вертикальной плоскости так, что его ускорения в крайнем и нижнем положениях равны по модулю друг другу. Найти угол отклонения нити в крайнем положении. (10 баллов)
Задача 2 Движение связанных брусков.
На гладком горизонтальном столе лежат два одинаковых бруска, соединенных невесомой пружинкой жесткости k. Масса каждого бруска m. Один из брусков упирается в вертикальную стенку. На другой брусок действует сила F. Система покоится. Определить максимальную длину пружинки, после прекращения действия силы F.
Длина пружины в недеформируемом состоянии ℓ0. (10 баллов)
Задача 3 Цилиндр с газом.
Высокий цилиндрический сосуд с идеальным газом находится в однородном поле тяжести, ускорение свободного падения в котором равно g. Температура газа меняется по высоте так, что его плотность всюду одинакова. Молярная масса газа — μ . Найти — изменение температуры в газе, приходящееся на единицу высоты (градиент температуры). (10 баллов)
Задача 4. Выделение тепла в цепи.
Какое количество тепла выделится в цепи (см. рисунок) после переключения ключа К из положения 1 в положение 2? Электроемкость конденсатора – С; ЭДС источников равны Е1 и Е2 . (10 баллов)
.
Задача 5 Определите коэффициент поверхностного натяжения воды. Оборудование: тарелка, вода, ложка, линейка, кусок ровной алюминиевой проволоки длиной 15-20 см и плотностью 2700 кг/м3 , микрометр, спирт, вата
obrazbase.ru
